Planet Batuan Lahir Dari Planet Gas Raksasa?

Awal 2011,  teleskop landas angkasa Kepler mengumumkan penemuan 1200 kandidat planet baru dengan satu per empat di antaranya merupakan planet Super Bumi.
Penemuan tersebut memicu keingintahuan para astronom terkait bagaimana planet super Bumi itu bisa terbentuk.  Diduga, planet batuan terbentuk dari kegagalan pembentukan obyek gas raksasa seukuran Jupiter.
Pembentukan Planet

Planet super Bumi diduga terbentuk dari planet Jupiter yang gagal terbentuk. kredit : NASA

Bagaimana planet terbentuk? Berdasarkan teori pembentukan planet yang diterima secara umum, planet terbentuk melalui sebuah metode yang dikenal sebagai akresi inti.
Berdasarkan teori akresi, bintang yang baru terbentuk akan memiliki selubung gas dan debu. Di dalam selubung tersebut butiran-butiran debu yang ada akan saling mengikat dan menyatu untuk membentuk obyek yang lebih besar dan dikenal dengan nama planetesimal.
Planetesimal yang ada terbentuk kemudian saling bertabrakan dan bersatu membentuk kumpulan materi yang lebih besar dan lebih besar lagi. Ketika gumpalan materi yang terbentuk itu mencapai massa kritis, gravitasinya akan menarik gas yang ada di piringan di sekitarnya untuk bergabung.
Teori Penyusutan Pasang Surut

Piringan gas dan debu lokasi pembentukan planetesimal. kredit : NASA/ JPL-Caltech/ T. Pyle (SSC)

Sergei Nayakshin dari Universitas Leichester di Inggris musim panas lalu mengajukan teori lain terkait pembentukan planet.  Ia menyebutnya “tidal downsizing” (penyusutan akibat pasang surut), yang bekerja pada kecepatan yang lebih cepat.
Dalam teori penyusutan pasang surut, pertama-tama piringan gas membentuk gumpalan gas masif lebih jauh dari lokasi ditemukannya planet-planet saat ini di Tata Surya. Gumpalan ini kemudian mengalami pendinginan dan mulai berkontraksi menjadi planet yang sangat masif (~10 massa Jupiter).  Selama kontraksi, butir-butir debu akan bertumbuh ke ukuran yang besar dan kemudian runtuh ke pusat gumpalan gas membentuk inti padat yang masif – protoplanet batuan yang sangat masif dalam kepompong gas.
Setelah inti terbentuk, ia akan mulai membentuk atmosfer di sekelilingnya dan didominasi oleh hidrogen tapi juga lebih kaya senyawa kimia dibanding materi debu primordial.  Semakin masif inti batuan planet yang terbentuk, atmosfer di sekelilingnya juga semakin masif dan terus bertumbuh seiring waktu. Dalam suatu rentang waktu perpaduan tersebut akan menghasilkan planet gas raksasa dengan inti padat di dalamnya dan membentuk super-Jupiter.
Setelah super-Jupiter terbentuk, piringan disekelilingnya akan mendorong si planet mendekati bintang dan pada saat itu lapisan terluar yang berupa selubung gas akan mulai terganggu dan kemudian dilahap oleh bintang induknya.
Jika menilik teori yang diajukan Nayakshin, planet super-Bumi dan planet batuan lainnya merupakan inti dari proto-planet masif yang tidak sempat berkembang dan sebagian besar gasnya  dikonsumsi bintang induk. Inti batuan dan atmosfer dekat bisa selamat dari proses makan-memakan dari si bintang induk karena memiliki kerapatan lebih tinggi.
Inti yang tersisa tersebut merupakan planet batuan dengan massa dari 0 – 10 massa Bumi. Dengan demikian, si planet batuan yang masif ini bisa berada dekat dengan bintang inti atau lebih jauh lagi di area yang dikenal sebagai area laik huni.
Zona laik huni merupakan area di sekitar bintang yang dapat mempertahankan air di permukaan planet tetap dalam wujud cair. Planet yang berada di wiayah tersebut diyakini memiliki kemampuan untuk mempertahankan kehidupan jika ada kehidupan yang tumbuh di dalamnya,
Penyusutan Pasang Surut di antara teori lainnya
Aaron Boley dari Universitas Florida yang melakukan penelitian mengenai pembentukan planet gas raksasa dan evolusi piringan pembentukan planet juga melakukan penelitian terkait teori serupa dengan Nayakshin.
Menurut Aaron Boley, jika planet terbentuk menurut teori gangguan pasang surut, planet juga akan dapat terbentuk dalam sistem yang tidak cocok dengan mekanisme akresi seperti misalnya pada piringan dengan sejumlah kecil debu.  Ia meyakini kalau pembentukan planet itu melibatkan juga akresi yang memulai terbentuknya planet dan gangguan pasang surut yang mempengaruhi evolusinya. Menurut Boley, gangguan pasang surut menyebabkan planet bisa mendukung evolusi kehidupan di berbagai sistem bintang. Itu adalah salah satu cara alam untuk membentuk planet. Semakin banyak planet artinya semakin banyak kesempatan bagi kehidupan untuk tumbuh dan berkembang.
Sebagai teori baru, Nayakshin menyadari masih banyak detil perhitungan yang harus dilakukan. Karena itu ia membutuhkan bantuan dari astronom lainnya untuk menguji teorinya.  Teori yang diajukan Nayakshin juga merupakan tantangan bagi teori pembentukan planet dari ketidakstabilan gravitasi.
Teori ketidakstabilan gravitasi memperkenankan terjadinya pembentukan planetesimal dalam waktu yang sangat cepat pada jarak yang jauh dari bintang. Masalahnya, teori ini tidak dapat mengijinkan terjadinya migrasi planet ke dalam. Artinya, ia tidak dapat menjelaskan keberadaan planet-planet dekat yang ditemukan saat ini.
Model penyusutan pasang surut dan akresi inti merupakan dua mekanisme yang bisa membentuk berbagai macam planet dan bisa terjadi pada tahap yang berbeda di sepanjang masa hidup piringan proto-planet dan tidak eksklusif.
Model akresi inti mengalami masa sulit terkait pembentukan planet di orbit jauh dalam rentang waktu panjang.  Ketidakstabilan gravitasi akan menyebabkan planet-planet itu keluar dan mereka akan tetap diluar kecuali planet-planet itu bermigrasi ke dalam. Dengan teori penyusutan pasang surut planet-planet yang terbentuk jauh akan segera bermigrasi agar selubungnya bisa dikonsumsi oleh pasang surut si bintang menyisakan planet batuan.
Tapi untuk bisa diterima, teori penyusutan pasang surut akan melewati pengujian panjang dan harus bisa menjawab berbagai pertanyaan yang muncul dan harus berhadapan dengan teori lainnya.